JPH03125881A - 冷水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、配管などの水路を流れる水を、真空ポンプ
を利用して冷却する冷水装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は従来の冷水装置を一部切断して示す正面図であ
り、図において、１は配管（Ｔ）における水の入口、２
はこの人口１付近に接続した人口バルブ、３はその配管
（Ｔ）の途中に設けた冷却容器、４は配管（Ｔ）の水の
出口５付近に連設した出口バルブ、６は上記冷却容器３
の内部および水路としての配管（Ｔ）の外周にそれぞれ
設置および巻装した水冷却用の熱交換器、７はフロンガ
スなどの冷媒圧縮用のコンプレッサ、８は冷媒の配管、
９は断熱圧縮した冷媒の熱を、外に捨てるために設けた
放熱用の熱交換器で、上記熱交換器６、コンプレッサ７
および熱交換器９は配管８を介して図示のように接続さ
れ、冷凍サイクルを構成している。

次に動作について説明する。まず、上記のような冷凍サ
イクルを構成するコンプレッサ７によって、冷却用の熱
交換器６から送られる冷媒を断熱圧縮し、その断熱圧縮
によって発生した熱を、熱交換器９によって大気等へ放
熱する。続いてこの放熱した冷媒を配管８内において自
由膨張させると、この冷媒は上記圧縮操作前よりも温度
が低下する。そこで、この低温化された冷媒を、冷却容
器３内および配管８の外周にそれぞれ上記のように設け
た熱交換器６に通すことにより、これらの内部の水を冷
却することができる。このようにして冷却した冷水を外
部へ取り出すときは、出口バルブ４を開放する。一方、
この開放によって冷却容器３内の水が減少したならば、
入口バルブ２を自動的にまたは手動で開いて、外部から
の新しい水をその冷却容器３内へ補給する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の冷水装置は以上のように構成されているので、冷
水手段として構成が複雑でしかも高価な冷凍サイクルシ
ステムを利用しなければならず、また、冷媒として一般
にはフロンを利用するため、環境汚染を招くなどの課題
があった。

この発明は上記のような課題を解消するため鴬になされ
たもので、構成を簡単かつ安価にできるとともに、環境
汚染を回避できる冷水装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る冷水装置は、水が流れる水路の途中に、
その水を蒸発させる空間を持つ蒸発部を設け、この蒸発
部の上記空間内を真空ポンプを用いて減圧するようにし
たものである。

〔作　用〕 この発明における真空ポンプは、蒸発部の空間内を低圧
下に引き込むため、その空間に接する水面からの水蒸気
の蒸発を促進し、この蒸発によって上記空間に臨む水の
熱を奪うことにより、この水を効率的に冷却するように
作用する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１０は水を送る水路としての複数本の配管
であり、これらは各両端のフランジ１２で互いに接続し
である。水は例えば左から右に配管１０内を流れている
。、１１はポーラス（多孔￥ｒ）の物質で作られたポー
ラス管であり、水が内部から外表面ににじみ出るように
構成されている。１３はこのポーラス管１１を空間１８
を介して被う真空容器で、このポーラス管１１および真
空容器１３は蒸発部１９を構成している。

１４はこの真空容器１３内を低下圧に引き込む真空ポン
プ、１５はその真空度をモニタする真空計、１６は配管
ｌＯの出口、入口での水の温度をモニタする温度計、１
７は真空計１５、温度計１６から得たデータにもとづい
て、この蒸発システムを制御する制御系であり、具体的
には、水の温度を制御するために、真空ポンプを制御す
る信号を出力する。

次に動作について説明する。まず、真空ポンプ１４を駆
動し、これにより真空容器１３内を減圧する。このため
、ポーラス管１１の表面からの水の蒸発が促進される。

ここで、０°Ｃの水および０℃の氷の蒸気圧は略４．５
　ｔｏｒｒであるので、真空度がこの値より高くなると
、水の沸騰が生じ、このために水の蒸発が著しく増大す
る。この蒸発量はポーラス管１１の構成材料およびそれ
の構造、真空度によって決まり、一方、冷却によって減
る熱量は真空ポンプ１４の能力によって決まる。そこで
、−例として、水の温度を３０°Ｃから１０°Ｃに下げ
る場合、つまり２０°Ｃに下げることを考えると、水の
流量として、出口でｌｊ！／ｓとした場合に、単位時間
当たりにＥの熱量を取り去る必要がある。この熱ＭＥは
、 Ｅ＝（３０℃−１０℃）　Ｘ　１０００ｇ／ｓ＝２．０
　　Ｘ　　ＩＯ’ｃａＪ／ｓ　　　　　　　−−（１）
となる。

一方、２５°Ｃでの水の気化熱は略５８０　ｃａｌ／ｇ
であるから、単位時間当たりにＷの水を水蒸気にする必
要がある。この水の量Ｗ、つまり熱量Ｅを取り去るため
の水蒸気蒸発量は、 ＝３４．５　ｇ／ｓ ・・・・・・・・・　（２） となる。

これは、３４．５ｇ　／１８ｇ　＝　１．９２　＋ｇｏ
＋の水に対応し、標準状態で１．９２　Ｘ　２２．４　
＝　４２．９：Ｍ！の水蒸気に対応する。

また、１０″Ｃでの蒸気圧は略９．２　ｔｏｒｒである
か真空ポンプ１４の排気速度■は、 Ｖ＝　３５４６１！／ｓ　　　　　　−（３）必要にな
る。

一方、このように冷却するのに必要な単位時間当たりの
エネルギーには、 に＝Ｓｐ−ｄｖ １０’（Ｎｅｗｔｏｎ）　Ｘ４．２９３Ｘ１０−”さ　
４．３にＪ／ｓ −４，４ＫＷ　　　　　　　　　・・・・・・・・・　
（４）これは、モータや真空ポンプ１４の効率を１００
％にした時の値であり、実際にはこれの２〜４倍の出力
が必要である。

水の温度は以上のように、水の蒸発量によって決まるの
で、上記のように真空度、温度をモニタし、それによっ
て真空ポンプ１４の制御を行うために、上記制御系１７
が必要となる。

第２図シヨこの発明の他の実施例を示す、これは第５図
に示すような配管（Ｔ）の途中に蒸発部１９としての空
間１Ｂを有する貯水容器２１を設け、この貯水容器２１
の上方に、内部に収容した水の蒸発を促進する真空ポン
プ１４を接続したものである。２２は貯水容器２１内の
水の温度を検出する温度計で、この温度計２２による検
出信号は真空計１５の検出信号とともに制御系１７に人
力される。２３は出口側の配管（Ｔ）の途中に接続され
た水ポンプである。

この実施例では、真空ポンプ１４によって貯水容器２１
内を低圧に引き込むことにより、内部に収容した水の表
面から水を蒸発させ、この蒸発を十分に促進することに
よって、上記同様の蒸発気化によって水を効率的に冷却
することができる。

また、冷却した水を貯水容器２１から取り出す際には、
出口バルブ４を開放するのであるが、貯水容器２１内が
上記のように低圧状態であるため、水ポンプ２３を駆動
することにより、上記のように冷却した水を連続的また
は間欠的に強制排出することができる。なお、必要に応
じ、真空ポンプ１４を停止し、空ｎｒ１１Ｂに大気圧を
導入するようにすれば、上記水ポンプ２３を用いること
なく、冷却した水を連続的または間欠的に外部へ排出す
ることができる。

なお、上記実施例では、水蒸気を蒸発させるポーラス管
１１を直管構造としたものを示したが、第３図に示すよ
うに、球状に膨大した形状のポーラス管１１Ａとしたり
、また、第４図に示すように、複数本に分岐したポーラ
ス管１１Ｂを両端部で一体化した構造としてもよく、こ
れにより水蒸気の蒸発面積を拡大して、より良好な蒸発
促進並びに冷却促進を図ることができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、水が流れる水路の途
中に、その水を蒸発させる空間を持つ蒸発部を設け、そ
の空間内を真空ポンプを用いて低圧に引き込むように構
成したので、その空間に接する水面からの水蒸気の蒸発
を促進することができ、この蒸発によって水の熱を奪う
ことにより、この水の冷却を効率的に実施できるととも
に、かかる水の冷却を簡単かつ安価な構成によって実現
できるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による冷水装置を一部切断
して示す正面図、第２図はこの発明の冷水装置の他の実
施例を一部切断して示す正面図、第３図および第４図は
第１図のポーラス管の他の実施例を示す正面図、第５図
は従来の冷水装置を示す概略構成図である。 ｌＯは水路、１４は真空ポンプ、１８は空間、１９は蒸
発部。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代　理　人　　大　　岩　　増　　雄 第 １ ９ １０：水路 １４：真空ホ６ファ １８：９背 １９：蕉斃部 第 図 笥 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水が流れる水路の途中に設けられて、この水を蒸発させ
   る空間を持つ蒸発部と、この蒸発部の上記空間内を減圧
   する真空ポンプとを備えた冷水装置。